Стрімкий розвиток цифрових технологій пронизує усі сфери життя людини. З’являються й активно використовуються сучасні цифрові прилади у побуті, торгівлі, виробництві, освіті. Для продуктивного використання надбань сучасної цивілізації суспільство потребує фахівців, що володіють компетентностями з природничих наук, технологій, інженерії та, як мови природничих та економічних наук, математики. Для реалізації суспільного запиту на таких фахівців у закладах загальної середньої освіти впроваджують STEM-освіту.
У Концепції розвитку природничо-математичної освіти STEM-освіту охарактеризовано як цілісну систему природничо-математичної освітньої галузі. Мета такої системи – це формування STEM-компетентностей, світогляду, життєвих цінностей, що передбачають застосування наукових, математичних, технічних та інженерних знань для розв’язання практичних проблем для розвитку особистості. Процес впровадження STEM-освіти розкриває особистісний потенціал здобувачів освіти, забезпечує формування у них критичного мислення, вміння працювати в команді та інші STEM-компетентності, які необхідні майбутнім учителям для досягнення життєвого та професійного успіху.
Станом на сьогодні в Україні відбувається процес реформування системи освіти, в основу якої покладено формування компетентної особистості, що здатна критично мислити, самостійно вчитись, оцінювати власні можливості, а також орієнтуватись у сучасному інформаційно-комунікаційному середовищі. В сучасному світі компетентності є основним стратегічним ресурсом, і вміння грамотно здобувати їх впродовж життя надзвичайно важливе для особистості школяра. Одним із засобів формування вищезгаданих вмінь є використання компетентнісних завдань при вивченні математики в середній школі.
В процесі викладання природничих предметів учасники освітнього процесу зустрічаються з рядом наступних викликів: низька мотивація та зацікавленість здобувачів освіти, їхнє пасивне сприйняття інформації, невпевненість студентів у своїх знаннях, стрес, який пов'язаний зі страхом оприлюднити неправильну відповідь, складність викладача в оцінці розуміння студентами матеріалу, великі затрати часу викладача на створення неодноманітних, динамічних занять та на підготовку, перевірку, аналіз завдань різного рівня складності.
Цифровий супровід освітнього процесу з навчання природничих наук в нинішніх умовах цифрової трансформації суспільства і доступності якісного контенту дозволяє розв’язати одну із актуальних проблеми адаптації освітньої діяльності здобувачів освіти в двох аспектах: По-перше, урахування індивідуального особистісного розвитку тих, хто навчається щодо формування: мотивації, інтересу, соціалізації, самостійності і творчості і інших характеристик особистості у навчанні, що нині успішно розв’язується у межах компетентнісної моделі навчання, метою якої є формування компетентності особистості – інтегрованої здатності вирішувати життєві, а згодом професійні завдання. І по-друге, що особливо важливо для навчання фізики – це проблема формування емпіричного і теоретичного знання з позицій врахування багатоплановості і розмаїття змісту навчання фізики в його організаційно-процесуальних аспектах.
Упровадження вимушеного дистанційного, а згодом змішаного навчання (спочатку через пандемію COVID-19, а потім із уведенням військового стану) спричинило значні зміни в організації і здійсненні освітнього процесу взагалі, та в закладах вищої освіти зокрема. Наразі існують різні форми змішаного (бленденгового) навчання: змішане синхронне навчання (Blended Synchronous), змішане асинхронне навчання (Blended Asynchronous), «синхронний гібрид» (Synchronous Hybrid), гібридно-гнучке навчання HyFlex, навчання з мультидоступом (Multi-Access learning) тощо. Переважаючою формою організації змішаного навчання у закладах вищої освіти в Україні є саме змішане синхронне навчання, під час якого всі здобувачі освіти беруть участь або в очних (в аудиторія), або в онлайн заняттях (за допомогою мультимедійних синхронних технологій, таких як відеоконференції, веб-конференції тощо).
Стаття присвячена питанням впровадження освітньої робототехніки як складової STEM-освіти в процес вивчення фізики у ЗЗСО. Робототехніка – це універсальний інструмент для освіти, який підходить для будь-якого віку – від учнів початкових класів до студентів університетів і науковців. Використання освітньої робототехніки дає можливість на ранніх етапах виявити технічні нахили учнів і розвивати їх у цьому напрямку і напрямку формування STEM компетентностей в цілому. Тому впровадження робототехніки як одного з напрямків STEM-освіти в освітній процес, розробка відповідних навчальних програм для учнів, майбутніх учителів і для системи підвищення кваліфікації вчителів має важливе значення.
Формування наукового світогляду майбутніх вчителів фізики – складний і багатогранний процес, основними елементами якого є розкриття матеріальної природи фізичних явищ; встановлення суттєвих зв’язків між явищами і їх наукове пояснення; розкриття об’єктивного характеру фізичних законів; переконання у можливості пізнання законів природи і розкриття діалектичного характеру процесу пізнання природи. В той же час студенти для успішної реалізації своїх професійних завдань у майбутньому повинні освоїти також загальнодидактичні і специфічно-методичні знання, методи і прийоми, якими повинен володіти вчитель фізики.
Як відомо, теорія відносності – це одна із п’яти фундаментальних фізичних теорій, які є основою сучасного (наукового) природознавства і ядром сучасної наукової картини світу. Тому вивчення основ спеціальної (частинної) теорії відносності (скорочено – СТВ) є особливою складовою шкільної природничої, зокрема фізичної освіти. Теоретичні основи методики вивчення відповідної теми розроблені: С. У. Гончаренком, О. А. Коновалом, Ю. М. Краснобоким, Н. В. Подопригорою, М. І. Садовим, Я. С. Яцковим і іншими вченими. Вони реалізовані в усіх національних шкільних підручниках з фізики для учнів старших класів. В них основи СТВ, як структурно виокремлену тему шкільного курсу фізики (10 клас), подають описово, але по суті – це теорія узагальнювально-прогностична [1, с. 650]. Принагідно зазначимо, що ця теорія сповна відповідає й концептуально іншій позиції, започаткованій ще І. Кантом (друга половина XVIII століття) та акцентовано проголошеної на рубежі XIX-XX століть багатьма видатними науковцями-природознавцями: Es gibt nichts Praktischeres als eine gute Theorie (І. Кант) – немає нічого практичнішого ніж добре продумана теорія.
У вивченні навчальних предметів та інтегрованих курсів, що реалізують зміст природничої освітньої галузі Державного стандарту базової середньої освіти, особливу увагу приділено опануванню учнівством мовою науки [1]. Цей результат навчання є складником природничо-наукової компетентності, тому його формування в контексті реформи Нової української школи потребує обґрунтування методичних прийомів розкриття у змісті шкільної біологічної освіти законів, теорій, понять біологічної науки.